本文針對(duì)現(xiàn)有的調(diào)光方案進(jìn)行解析,。并提出幾項(xiàng)大膽的預(yù)測(cè)：

　　(1) 硅控調(diào)光器將和白熾燈一起走入歷史

　　(2) 電子調(diào)光器與遙控調(diào)光器也沒(méi)有市場(chǎng)前景

　　(3) EZ Dimming 是唯一通用可行的調(diào)光方案，也將成為無(wú)所不在的調(diào)光方式,。

　　1,、照明需求基準(zhǔn)

　　首先讓我們先了解照明需求的基準(zhǔn)與調(diào)光節(jié)能的關(guān)系。照明設(shè)計(jì)須考慮光源強(qiáng)度,，和被照物或被照平面所得到的光通量,。光源強(qiáng)度的計(jì)量單位是流明 (Lumen)。照度的計(jì)量單位是 Lux,。兩者之間的關(guān)係是1 Lux = 1 Lumen/m2

　　假設(shè)我們有一座10W的LED臺(tái)燈,，發(fā)出來(lái)的總光通量是600 Lumens。如果這600 Lumens全部集中在一平方米的桌面,，那桌面的照度就是600 Lux,。

　　(1) 商用照明——明亮的食物，尤其是面包,、漢堡,、海鮮、 燒烤等可以刺激食慾,。所以面包蛋糕店,、漢堡速食店、餐館的櫥窗要有1000 Lux 以上的照度,。珠寶,、鐘表、衣飾店，也必須要有明亮的照度,，以刺激購(gòu)買(mǎi)欲,。精密工業(yè)、彩色印刷,、博物館,、畫(huà)廊、眼鏡店,、3C賣(mài)場(chǎng),、書(shū)店、打字,、制圖,、診療室都要有1000 Lux照度。

　　(2) 一般照明——辦公室,、教室,、量販店、一般店面,、咖啡店,、快餐館、工廠,、生產(chǎn)線,，則要有 300-800 Lux。

　　(3) 非工作場(chǎng)合——如車(chē)站,、機(jī)場(chǎng),、醫(yī)院、大樓大廳,、病房,、走廊,、樓梯間,、廁所，則100-300 Lux即可,。公園,、停車(chē)場(chǎng)、與街道則可以低到10-50 Lux,。

　　(4) 非營(yíng)業(yè)時(shí)段——商用照明,、一般照明在非營(yíng)業(yè)時(shí)段，可以降到100-300 Lux,。

　　適度的照明,，對(duì)商店的競(jìng)爭(zhēng)力，絕對(duì)有顯著的影響。便利商店,、百貨公司一樓的重點(diǎn)專(zhuān)柜,，包括化妝品、珠寶,，照度都超,。照過(guò)2000Lux明不足，就不會(huì)吸引注意力與購(gòu)買(mǎi)欲,。若照明過(guò)度不足,，還會(huì)增加人員的疲憊感與睡意。

表１ 各場(chǎng)所照明的基準(zhǔn)

　　本文針對(duì)現(xiàn)有的調(diào)光方案進(jìn)行解析,。并提出幾項(xiàng)大膽的預(yù)測(cè)：

　　(1) 硅控調(diào)光器將和白熾燈一起走入歷史

　　(2) 電子調(diào)光器與遙控調(diào)光器也沒(méi)有市場(chǎng)前景

　　(3) EZ Dimming 是唯一通用可行的調(diào)光方案,，也將成為無(wú)所不在的調(diào)光方式。

　　1,、照明需求基準(zhǔn)

　　首先讓我們先了解照明需求的基準(zhǔn)與調(diào)光節(jié)能的關(guān)系,。照明設(shè)計(jì)須考慮光源強(qiáng)度，和被照物或被照平面所得到的光通量,。光源強(qiáng)度的計(jì)量單位是流明 (Lumen),。照度的計(jì)量單位是 Lux。兩者之間的關(guān)係是1 Lux = 1 Lumen/m2

　　假設(shè)我們有一座10W的LED臺(tái)燈,，發(fā)出來(lái)的總光通量是600 Lumens,。如果這600 Lumens全部集中在一平方米的桌面，那桌面的照度就是600 Lux,。

　　(1) 商用照明——明亮的食物,，尤其是面包、漢堡,、海鮮,、 燒烤等可以刺激食慾。所以面包蛋糕店,、漢堡速食店,、餐館的櫥窗要有1000 Lux 以上的照度。珠寶,、鐘表,、衣飾店，也必須要有明亮的照度,，以刺激購(gòu)買(mǎi)欲,。精密工業(yè)、彩色印刷,、博物館,、畫(huà)廊,、眼鏡店、3C賣(mài)場(chǎng),、書(shū)店,、打字、制圖,、診療室都要有1000 Lux照度,。

　　(2) 一般照明——辦公室、教室,、量販店,、一般店面、咖啡店,、快餐館,、工廠、生產(chǎn)線,，則要有 300-800 Lux,。

　　(3) 非工作場(chǎng)合——如車(chē)站、機(jī)場(chǎng),、醫(yī)院,、大樓大廳、病房,、走廊,、樓梯間、廁所,，則100-300 Lux即可,。公園、停車(chē)場(chǎng),、與街道則可以低到10-50 Lux,。

　　(4) 非營(yíng)業(yè)時(shí)段——商用照明、一般照明在非營(yíng)業(yè)時(shí)段,，可以降到100-300 Lux,。

　　適度的照明，對(duì)商店的競(jìng)爭(zhēng)力,，絕對(duì)有顯著的影響,。便利商店,、百貨公司一樓的重點(diǎn)專(zhuān)柜,，包括化妝品、珠寶,，照度都超,。照過(guò)2000Lux明不足,，就不會(huì)吸引注意力與購(gòu)買(mǎi)欲。若照明過(guò)度不足,，還會(huì)增加人員的疲憊感與睡意,。

表１ 各場(chǎng)所照明的基準(zhǔn)

　　2、調(diào)光節(jié)能

　　燈光是人為照明,，在夜晚或自然光不足的場(chǎng)合提供足夠的照度,。但是燈光消耗電力，在不需要時(shí)關(guān)掉燈光是可以節(jié)約能源,。不過(guò)在有些時(shí)段和情況,，如果可以把燈光調(diào)到較暗的程度 (25~50%)，也是可以大幅降低能源消耗(-50%~-75%),。

　　許多公用建筑或場(chǎng)所,，如機(jī)場(chǎng)、車(chē)站,、碼頭,、停車(chē)場(chǎng)、街道醫(yī)院,、病房,、工廠，在夜晚不宜把燈光全部關(guān)掉,，否則有行動(dòng)不方便或治安的顧慮,。、公園,、百貨商場(chǎng),、學(xué)校、

　　辦公大樓的大廳,、廁所,、走廊、樓梯間等場(chǎng)所,，在下班后維持適度的照明,，也可以方便加班工作的員工，并避免治安的死角,。

　　24小時(shí)營(yíng)業(yè)的便利商店,、加油站、旅館等,，也可以在深夜生意較清淡時(shí),，把燈光調(diào)暗一部分，以節(jié)省電費(fèi),。

　　3,、現(xiàn)有主要調(diào)光裝置

　　常見(jiàn)的調(diào)光器包括硅控調(diào)光器 (Triac dimmer) (前切式) ,，電子式調(diào)光器 (后切式)，與遙控調(diào)光器 (紅外線或RF式),。

　　(1) 電子式調(diào)光器 —— 可以添加許多先進(jìn)功能,。但是必須施工，更改燈具接線 (一般墻壁開(kāi)關(guān)只有接往一條交流電線,，無(wú)法提供電源予電子線路),，裝置成本高。

　　(2) 遙控調(diào)光器——可以添加許多先進(jìn)功能,。但有遙控器昂貴,，容易遺失，公共場(chǎng)合不適用等問(wèn)題,。目前飛利浦與Sharp都有照明遙控調(diào)光器產(chǎn)品,。價(jià)格相當(dāng)昂貴，可調(diào)光的燈泡售價(jià)約是無(wú)調(diào)光燈泡兩倍,。遙控器另計(jì),，通常要價(jià)在$30 ~$50。遙控調(diào)光器另一缺點(diǎn)就是容易遺失,，尤其是在公共的場(chǎng)所如學(xué)校,、辦公大樓等地方。
　　
　　更糟的是,，這兩者都有燈具需要搭配相同廠牌的調(diào)光器,，所以沒(méi)有統(tǒng)一規(guī)格。也就是因?yàn)楦鲝S牌互相無(wú)法相容,，所以現(xiàn)有市場(chǎng)很小,，未來(lái)也不太可能普及。

    　GE,、Toshiba,、Panasonic尚未推出遙控調(diào)光照明產(chǎn)品，相信不會(huì)采用競(jìng)爭(zhēng)者的產(chǎn)品規(guī)格,。諸大廠各行其是,，就像手機(jī)的充電器一樣，Nokia,、Samsung,、LG、Motorola 都互不相容,。

　　(3) 硅控調(diào)光器 ——電子式調(diào)光器,、遙控調(diào)光器裝置成本高，又無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),，所以古老的硅控調(diào)光器采用量稍多,。雖然硅控調(diào)光具有許多缺點(diǎn)，但是因?yàn)椴挥酶淖兘泳€,，裝置成本較低,，各廠牌硅控調(diào)光器的性能和規(guī)格差別不大，是許多LED照明廠目前選擇的調(diào)光方案,。

表2 市面上可見(jiàn)的Triac Dimmable LED Lighting Driver IC

　　4,、硅控調(diào)光器的缺點(diǎn)

　　但是硅控調(diào)光器會(huì)成為未來(lái)LED照明的主流調(diào)光方式嗎？答案是相當(dāng)不樂(lè)觀的,。首先來(lái)檢討硅控調(diào)光器的工作原理與其先天的缺點(diǎn),。

　　硅控調(diào)光器主要構(gòu)成元件包括： (1)硅控管--用來(lái)截取交流電壓部分導(dǎo)通角度，以改變燈具的輸入功率 (2) RtCt timer--Rt為可調(diào)電阻,，用來(lái)改變硅控管導(dǎo)通角度 (3) Diac--一種擊發(fā)硅控管的元件,。注意：硅控管在擊發(fā)之后就維持導(dǎo)通狀態(tài)，直到流通的電流降到 hold-up current (維繫電流) 準(zhǔn)位以下,。硅控調(diào)光器原來(lái)是為純電阻性負(fù)載的白熾燈專(zhuān)用的,，通常是無(wú)法匹配螢光燈與省電燈泡 (CFL) 。
硅控調(diào)光器的主要缺點(diǎn)包括：

　　(1) 功率因數(shù)會(huì)變差,，導(dǎo)通角愈短,，功因就愈差。調(diào)到1/4亮?xí)r,，功因?qū)⒌陀?.25,。

　　(2) 效率會(huì)變差，因?yàn)樵谡{(diào)暗時(shí),，負(fù)載不足,，會(huì)造成硅控管提早關(guān)閉，導(dǎo)致 RC timer與導(dǎo)通角錯(cuò)亂,。更造成螢光燈或LED 燈操作無(wú)法穩(wěn)定,，而閃爍不定的問(wèn)題。欲解決閃爍問(wèn)題,，通常要加裝洩流電阻 (bleeder or dummy load),。如此一來(lái)，用bleeder來(lái)消耗功率以維持硅控管的正常操作,，就違背了原先調(diào)光節(jié)能的立意,。

　　(3) 匹配問(wèn)題，要開(kāi)發(fā)一種與市面上數(shù)十廠牌硅控調(diào)光器,，都保證相容的可調(diào)光LED燈具,，是相當(dāng)困難的。硅控調(diào)光器的匹配問(wèn)題,，請(qǐng)參閱NXP Application Note AN10754,。

　　(4) 高裝置成本,，雇請(qǐng)一個(gè)電氣工人來(lái)裝置硅控調(diào)光器至少需要 $30至 $50。

　　(5) 有限的既有市場(chǎng),，目前大部分辦公室及商店照明都以螢光燈為主,；而幾乎所有的螢光燈都不能匹配硅控調(diào)光器。不管是在歐美,，日本,，或新興國(guó)家，硅控調(diào)光器事實(shí)上都不普及,。據(jù)統(tǒng)計(jì),，全美國(guó)包括家庭、商店,、工廠與辦公室,，全部加起來(lái)約有七十億燈管和燈泡。平均每個(gè)人備有28顆燈泡,。但是裝有調(diào)光器者,，不到 1%。

　　照明大廠對(duì)硅控調(diào)光器前景不看好的幾個(gè)實(shí)例就是上述Philips,、Sharp推出的遙控調(diào)光器,。但是不管硅控調(diào)光器或是遙控調(diào)光器，整個(gè)照明產(chǎn)業(yè),，顯然沒(méi)有共識(shí),。或者是說(shuō),，當(dāng)消費(fèi)者不能接受昂貴的調(diào)光方案,，而品牌廠商只有興趣生產(chǎn)高利潤(rùn)的遙控調(diào)光器時(shí)，調(diào)光節(jié)能環(huán)保的美意就無(wú)疾而終了,。

　　所以就如前述,，我們現(xiàn)在處于3G、4G世代的電子業(yè)對(duì)一個(gè)簡(jiǎn)單的調(diào)光功能卻束手無(wú)策,，實(shí)在很諷刺,。事實(shí)上，無(wú)法提供調(diào)光功能,，是照明業(yè)者長(zhǎng)久以來(lái)的一個(gè)窘境,。LED照明業(yè)者，必須果斷地突破這個(gè)僵局,。更佳者,，若能開(kāi)創(chuàng)出一種接近零成本，不需要改變接線，不需要遙控調(diào)光器,，又能維持高效率與高功因,，又能立即被普遍采用的調(diào)光方式，就能讓LED照明更可以和省電燈泡競(jìng)爭(zhēng),。調(diào)光功能的突破,，對(duì)整個(gè)LED照明產(chǎn)業(yè)，是一個(gè)非常重要的關(guān)鍵,。

　　5,、四段調(diào)光

　　在照明這種傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),，最可行的標(biāo)準(zhǔn),，就是原來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)。最容易的方案,，就是不需改變現(xiàn)狀,。
　　LED 照明產(chǎn)業(yè)是一種漸進(jìn)演變，不能改變現(xiàn)有照明系統(tǒng)的基礎(chǔ)建設(shè) (infra-structure),。不管是燈具造型 (PAR38, PAR30, A19, MR16, T8, T12),，燈具接頭 (E27, E26, E17, G13 for T8, T12)，都很難再改變,。到目前為止,，比較成功的LED照明的產(chǎn)品，都是造型和使用方式與傳統(tǒng)的燈泡和燈管很類(lèi)似,。日系LED照明廠在造型方面通常比較會(huì)沿用傳統(tǒng)風(fēng)格,。比起造型怪異的省電燈泡，古典造型的LED燈泡自然會(huì)更受到消費(fèi)者的喜愛(ài),。

　　我們可以推測(cè),，最可行的調(diào)光方式，就是不制定新標(biāo)準(zhǔn),，不改變現(xiàn)況,，不需要改變接線，不增加任何調(diào)光器,，就能達(dá)到調(diào)光功能的一種方案,。在這樣的條件之下，我們直覺(jué)想到可以利用的,，就只有在最基本的wall switch 上動(dòng)腦筋了,。

　　四段調(diào)光——在臺(tái)灣大部分家庭的客廳，都裝有可切換燈泡數(shù)目的控制裝置,。其原理是有一塊控制板,，裝在客廳吊燈上方。當(dāng)墻壁開(kāi)關(guān)切換數(shù)次，控制板就透過(guò)幾個(gè)繼電器 (relay) 來(lái)改變點(diǎn)亮燈泡的數(shù)目,。

　　但是四段調(diào)光器必須外接線路板,，而且是改變點(diǎn)燈的數(shù)目。如何把四段調(diào)光做進(jìn)單一燈泡之內(nèi),，的確需要?jiǎng)?chuàng)意,。以往有使用MCU來(lái)偵測(cè)墻壁開(kāi)關(guān)切換次數(shù)，并改變螢光燈電子安定器的輸出功率,，但是線路板元件相當(dāng)多,，成本也不低。

　　6,、EZ Dimming

　　就是採(cǎi)取用四段調(diào)光的基本概念,，但把調(diào)光功能內(nèi)建在一顆MSOP-10的 LED驅(qū)動(dòng)器 之內(nèi)，沒(méi)有任何其他外接零件的需要,。同時(shí)在各段調(diào)光準(zhǔn)位時(shí),，都能維持高效率與高功因。因?yàn)镋Z Dimming結(jié)合了正弦降壓線路(sinusoidal buck),，或正弦正激線路 (sinusoidal forward) 的專(zhuān)利驅(qū)動(dòng)技術(shù), 所以能輕易達(dá)到這種高功因,、高效率、線路最小,、成本最低的調(diào)光方案,。

　　EZ dimming偵測(cè)wall switch切換次數(shù)，來(lái)改變調(diào)光準(zhǔn)位,。自全亮開(kāi)始,，循序降到六分亮，四分亮,，二分亮,。并且在任何調(diào)光階段，都維持高于0.90的功因,、高于80%的效率,。切換柔和，完全沒(méi)有突波電流或噪音的現(xiàn)象,。線路精簡(jiǎn),，幾乎是零增加硬體成本。

　　比較其他各式現(xiàn)有的調(diào)光方案,，EZ Dimming不只是賦有超越性的功能優(yōu)勢(shì),，而且不需要改變接線或任何硬體設(shè)備，裝置成本最低,。只要將傳統(tǒng)的燈泡,、日光燈管或者省電燈泡拆卸下來(lái),，再裝上一顆配有EZ Dimming的LED燈泡或燈管，立即可以將一個(gè)原先毫無(wú)調(diào)光功能的照明器具或系統(tǒng),，改成一個(gè)具有調(diào)光功能,、節(jié)能環(huán)保的照明系統(tǒng)。

圖1　GM6182 高功因、高效率,、具有EZ Dimming 功能的LED 驅(qū)動(dòng)器

圖2    EZ Dimming 四段調(diào)光的準(zhǔn)位

　　說(shuō)明：左側(cè)A燈進(jìn)行四段調(diào)光,，右側(cè)B燈維持全亮度 

　　左上：A燈全亮     右上：A燈60%亮     右下：A燈40%亮     左下： A燈20%亮

表3    EZ Dimming 四段調(diào)光準(zhǔn)位的功因

        結(jié)論

        照明消耗發(fā)電系統(tǒng)的20%電力。近年來(lái),，世界各國(guó)相繼立法,，欲淘汰低效率的白熾燈。省電燈泡雖然價(jià)格低廉,，發(fā)光效率也很高,，但是其含汞及使用大量玻璃,，很不符合環(huán)保宗旨,。LED照明具有比省電燈泡更環(huán)保、不放射紫外線等優(yōu)點(diǎn),，但是目前價(jià)格偏高,。所以LED照明需要提供一個(gè)省電燈泡所欠缺的調(diào)光功能，才能在這一波的白熾燈替代潮流中,，很快爭(zhēng)取到主要的市場(chǎng)占有率,。

        若能讓所有現(xiàn)有照明系統(tǒng)都改成高效率，而且具有調(diào)光功能的LED照明器具,，對(duì)全世界環(huán)保節(jié)能將有很大貢獻(xiàn),。 

        現(xiàn)有的硅控調(diào)光器、電子市調(diào)光器,、遙控調(diào)光器都有許多難以克服的缺點(diǎn),。EZ Dimming結(jié)合了正弦降壓線路，或正弦正激線路的專(zhuān)利驅(qū)動(dòng)技術(shù),，所以能達(dá)到高功因,、高效率、最低成本,、立即可用的調(diào)光方案,。EZ Dimming無(wú)疑是最佳的調(diào)光方式，也是協(xié)助LED照明完成第三次照明革命的重要發(fā)明之一,。